ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фракционная кристаллизация на поверхности охлаждаемых вращающихся барабанов из "Основы техники кристаллизации расплавов" В настоящее время осуществляется преимущественно периодический процесс фракционной кристаллизации на охлаждаемых поверхностях. Имеется, однако, реальная возможность создания непрерывного процесса даже по схеме противотока. [c.174] Фракционную кристаллизацию расплавов удобно осуществлять с помощью охлаждаемых вращающихся барабанов, подробно описанных ранее в гл. III. При этом наиболее пригодны барабанные кристаллизаторы с нижним питанием. [c.175] Рассматриваемый процесс фракционной кристаллизации может быть осуществлен в трех вариантах периодическом, полунепрерывном и непрерывном. [c.175] Если предположить, что в процессе кристаллизации достигается равновесие фаз, то уравнение (VI,4) может быть решено при наличии диаграммы фазового равновесия, устанавливающей связь между концентрациями С и С . Уравнение (VI,4) в общем случае может быть решено методом графического интегрирования (рис. VI-1). [c.175] Уравнения (У1,4), (VI,6) и (VI, ) совместно с уравнением общего материального баланса (У1,1) позволяют рассчитать процесс равновесной периодической фракционной крп- сталлизации бинарных расплавов. [c.176] Наконец, по третьему варианту — при непрерывной работе кристаллизатора в ванну непрерывно поступает F исходного расплава с концентрацией а отводится К кристаллов концентрации Ск и маточник М концентрации С . [c.177] Расчет такого процесса аналогичен расчету обычной однократной фракционной кристаллизации. При этом связь между выходом кристаллической фазы К и концентрациями С , и Ср выражается зависимостью (IV,7). [c.177] Приведенные уравнения соответствуют условиям, когда прп кристаллизации достигается фазовое равновесие, а при выходе барабана из расплава маточная жидкость не увлекается кристаллическим слоем. В реальных условиях работы барабанных кристаллизаторов оба приведенных условия не выполняются и концентрация высокоплавкого компонента в кристаллической фазе, как правило, ниже равновесной. Это объясняется конечным временем контакта кристаллической фазы с расплавом и захватом пленки маточника при выходе закристаллизовавшегося слоя из ванны. В силу этого при расчете реального процесса кристаллизации расплава на поверхности вращающегося барабана, как и при массовой фракционной кристаллизации, необходимо в приведенные выражения вводить коэффициенты, учитывающие степень приближения реального процесса к равновесному. Значения этих коэффициентов в значительной мере зависят от рабочих параметров процесса и физико-химических свойств разделяемой смеси их значения определяются экспериментальным путем. [c.177] Исследованию особенностей фракционной кристаллизации на поверхности вращающегося охлаждаемого барабана посвящено ограниченное число работ [153, 254, 255, 282]. [c.177] В работах [153, 255] был использован вращающийся бронзовый барабан диаметром 130 мм и длиной 70 мм, охлаждаемый изнутри водой. В ванне кристаллизатора была помещена качающаяся рамная мешалка, обеспечивающая усреднение расплава по всему объему. Температуры расплава и охлаждающего агента во всех опытах поддерживались постоянными. [c.177] При исследовании в обогреваемую ванну загружали определенный объем расплава известной концентрации. После установления заданной температуры расплава включали привод кристаллизатора и подачу охлаждающей воды в полость барабана. Кристаллический слой снимался с поверхности барабана неподвижным ножом и возвращался обратно в ванну, где он снова расплавлялся. Таким образом, в процессе работы кристаллизатора количество и состав расплава в ванне оставались постоянными. После достижения стационарного рабочего режима фиксировали все рабочие параметры и отбирали пробы кристаллов и расплава для анализа. [c.177] Опыты были проведены с бинарными органическими смесями эвтектического типа (нафталин — дифенил, нафталин — бензойная кислота, -метилнафталин — а-метилнафталин), со смесями, образующими твердые растворы (флуорен — -метнлнафталин, нафталин — а-метилнафталин), а также со смесью нафталин — -метилнафталин, имеющей области ограниченной растворимости. [c.177] С увеличением чис-ча оборотов барабана щ коэффициент эффективности разделения падает (рис. У1-3, а) вследствие уменьшения продолжительности контакта расплава с охлаждающей поверхностью, уменьшения толщины образовавшегося кристаллического слоя и возрастания толщины захватываемой жидкой пленки. Аналогичные данные по влиянию числа оборотов барабана на эффективность разделения были получены в работе [254]. [c.179] Значение коэффициента Е падает также по мере уменьшения угла погружения барабана в расплав, что опять- таки объясняется уменьшением толщины кристаллического слоя и увеличением доли захватываемой жидкой пленки в конечном продукте. [c.179] Эффективность разделения падает с уменьшением исходной концентрации высокоплавкого компонента в расплаве, что особенно проявляется у смесей, образуюш их эвтектику. Это, видимо, объясняется увеличением вязкости расплава по мере приближения его состава к эвтектической точке, в результате чего возрастает толш,ина увлекаемой жидкой пленки и ухудшаются условия отвода примеси от границы раздела фае. [c.180] Большое влияние на эффективность разделения оказывают физико-химические свойства разделяемых смесей. Например, значение Е для смеси нафталин — бензойная кислота в среднем в два раза выше, чем для смеси флуорен — -метилнафталин. [c.180] Вернуться к основной статье